INTRODUCCIÓN PARA LA OPERACIÓN ACADÉMICA:

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1 ELECTRÓNICA APLICADA Asignatura Clave: FIM016 Numero de Créditos: 8 Teóricos: 4 Prácticos: 4 INTRODUCCIÓN PARA LA OPERACIÓN ACADÉMICA: El sumario representa un reto, los Contenidos son los ejes temáticos, los Activos una orientación inicial para resolverlos y la síntesis concluyente, como posibilidad de integración conceptual corresponderá a lo factible de un punto de vista temático amplio. La visión global de los asuntos resueltos como Titular Académico, te ofrecerá oportunidades de discusión que se enriquecerán en la medida que intensificas las lecturas, asistes a tu comunidad de estudio, te sirves de los asesores y analizas la ciberinformación disponible posicionándote de los escenarios informativos adecuados. Los periodos de evaluación son herramientas de aprendizaje. Mantén informado al Tutor de tus avances académicos y estado de ánimo. Selecciona tus horarios de asesoría. Se recomienda al Tutor Académico (estudiante) que al iniciar su actividad de dilucidación, lea cuidadosamente todo el texto guión de la asignatura. Para una mejor facilitación, el documento lo presentamos en tres ámbitos: 1.- Relación de las unidades, 2.- Relación de activos, 3.- Principia Temática consistente en información inicial para que desarrolles los temas. COMPETENCIA: Adquirir los conocimientos base sobre los circuitos electrónicos que componen una computadora. Aplicar los conocimientos de programación a un circuito. SUMARIO: Capacidad para interpretar y explicar el funcionamiento de los circuitos electrónicos asociados a sistemas de computación. Aptitud técnica para instalar y programar interfases en paralelo y en serie. ELECTRÓNICA APLICADA CONTENIDOS: Unidad I Unidad II Unidad III Operación del CI temporizador. Aplicación de diodos semiconductores. Puertos de Entrada/Salida de datos en un computador. A C T I V O S UNIDAD I

2 1.- Aplicación del CI temporizador. I.1.- Operación como multivibrador astable. Actividad: Realizar el circuito de reloj (multivibrador astable) con el CI 555. UNIDAD II Aplicación de diodos semiconductores II.2.- Funcionamiento del LED. II.3.- Operación del Display de 7 segmentos. II Utilización del decodificador de BCD a 7 segmentos. II.4.- Optoacopladores. Actividad: Realizar los circuitos descritos en el material (fig. 6 y fig. 7) con ayuda del multivibrador astable. UNIDAD III Puertos de entrada/salida de datos en un computador. III.5.- Conceptos básicos. III.6.- El Handshaking. III.7.- El hardware del puerto paralelo. III.8.- Interfase para el puerto paralelo. III.9.- Escribiendo datos al puerto paralelo. Actividad: Utilizar la programación para entrada y salida de datos a la computadora por el puerto paralelo con ayuda de circuitos electrónicos. ESCENARIOS INFORMATIVOS: - Asesores locales - Asesores externos - Disposición en Internet - Puntualidad en Intranet - Fuentes directas e indirectas - Bibliografía BIBLIOGRAFÍA:

3 BOYLESTAD y Nashelsky 1993 Fundamentos de Electrónica. Editorial Prentice Hall, México, 621 pp. D. AGUILAR JUAN y Antonio Doménech 1998 Simulación electrónica con PSPICE. Editorial Alfa Omega Grupo Editor S.A. de C.V. España, 715 pp. MALVINO 1994 Principios de Electrónica. Editorial Mac Graw-Hill, México 980 pp. CARBALLAR, José 1995 El libro de las Comunicaciones del PC. Editorial Alfa Omega Grupo Editor S.A. de C.V. España, 729 pp. I.- OPERACIÓN DEL CI TEMPORIZADOR. I.1.- OPERACIÓN ASTABLE. Una aplicación popular del CI temporizador 555 es como multivibrador astable o circuito de reloj. El siguiente análisis de la operación del 555 como un circuito astable incluye detalles sobre las diferentes partes de la unidad y como se utilizan las diversas entradas y salidas. La figura muestra un circuito astable construido con la ayuda de una resistencia y un condensador externos para fijar el intervalo de temporización de la señal de salida. Figura.- Conexión del CI 555 como multivibrador astable.

4 El capacitor C se carga hacia Vcc por medio de unas resistencias externas Ra y Rb. Haciendo referencia a la figura, el voltaje del capacitor se eleva hasta que llega a ser superior a 2Vcc/3. Este voltaje es el umbral de la terminal 6, que maneja al comparador 1 para disparar al flip-flop en forma tal que la salida en la terminal 3 pasa a bajo. Además, el transistor de descarga se desactiva, lo que ocasiona que la salida en la terminal 7 descargue al capacitor por medio de la resistencia Rb. Luego el voltaje del condensador disminuye hasta que cae por abajo del nivel de disparo (Vcc/3). Entonces el flip-flop se dispara para que la salida regrese a alto, y el transistor de descarga se desactiva para que el capacitor pueda de nuevo cargarse a través de las resistencias Ra y Rb hasta llegar a Vcc. Se pueden hacer los cálculos de los intervalos del tiempo durante los cuales la salida está en alto y en bajo usando las relaciones: Talto = 0.7(Ra + Rb)C Tbajo = 0.7RbC El periodo total es: T = periodo = Talto + Tbajo La frecuencia del circuito astable es entonces calculada con: f = 1 / T = 1.44/(Ra + 2Rb)C II.- APLICACIÓN DE DIODOS SEMICONDUCTORES. II.2- DIODOS EMISORES DE LUZ Y SUS APLICACIONES. Los LEDs (Light Emission Diode) son comúnmente utilizados como indicadores o para brindar algún tipo de información. Un LED es simplemente un diodo con un voltaje Vd de 1.2 a 2.4v, dependiendo del tipo. Este diodo emite una luz de longitud de onda determinada (roja, verde, anaranjada o infrarroja ) cuando fluye corriente del ánodo al cátodo del mismo ( vea la figura 1 ). La intensidad de la luz está determinada por la cantidad de corriente que pasa por el diodo. Estas corrientes están típicamente entre los 2 y los 20 miliamperes. Figura 1: Dirección de flujo de corriente a través de un diodo. La figura 2 muestra una forma típica de activar un LED. La resistencia R sirve el propósito de limitar la corriente a través del LED y determinar a su vez la intensidad de la luz. El inversor es uno del tipo colector abierto. Cuando el nivel de la entrada de este es 'high', la salida asume el voltaje Vol permitiendo que fluya corriente por el diodo, haciendo que este emita luz. El voltaje a través de

5 la resistencia R está dado por Vr = 5 - ( Vd + Vol ). Por lo tanto la corriente queda determinada por la siguiente ecuación. I = 5 - ( Vd + Vol ) / R Cuando el nivel de la entrada del inversor es baja, la salida queda abierta. Como consecuencia, no fluye corriente por el diodo y este se apaga. Figura 2: Forma típica de activar un LED. II.3.- OPERACIÓN DEL DISPLAY DE 7 SEGMENTOS. Los LEDs son también utilizados en varios tipos de visualizadores. Uno de los más comunes es el 'display' de 7 segmentos (vea figura 3a). A cada segmento corresponde un LED. Estos diodos son interconectados internamente (en el empacado) en una de dos formas, ánodo común (Figura 3b) o cátodo común (Figura 3c). Figura 3: ( a ) Display de 7 segmentos; ( b ) Conexión ánodo común; ( c ) Conexión cátodo común La línea común del 'display' cátodo común es generalmente conectada a tierra y los ánodos a un voltaje de control a través de resistencias. La línea común del 'display' ánodo común es generalmente conectada a un voltaje positivo de control a través de resistencias.

6 II UTILIZACIÓN DEL DECODIFICADOR DE BCD A 7 SEGMENTOS. En el mercado existen circuitos integrados que sirven para controlar los segmentos de estos 'display'. Estos circuitos se conocen como decodificadores de 7 segmentos y se conectan directamente o a través de resistencias (según sea el tipo) a los terminales de los siete segmentos del 'display'. Mientras tanto el terminal común se conecta al terminal positivo de la fuente de potencia, si el 'display' es ánodo común, o a tierra, si es cátodo común. Estos decodificadores generalmente aceptan datos en BCD por cuatro entradas donde se le aplica la combinación binaria para generar símbolo deseado. El 7447 es un decodificador de 7 segmentos con salida de colector abierto diseñado para controlar 'display' ánodo común. Los 'display' de 7 segmentos se venden en paquetes de uno o más dígitos. Generalmente cuando el paquete trae dos o más dígitos estos no proveen una línea para cada segmento de cada dígito. En estos casos los diodos correspondientes al mismo segmento de cada dígito se interconectan internamente y sólo se tiene acceso a la conexión común a través de uno de los terminales del paquete. En la figura 4 se muestra un ejemplo para un 'display' ánodo común de dos dígitos. Figura 4: Conexión interna de las entradas del 'display'. Para poder presentar diferentes números simultáneamente en cada uno de los dígitos de estos visualizadores, los terminales correspondientes a cada segmento se controlan con un decodificador y los terminales comunes de cada dígito se controlan individualmente con algún tipo de interruptor electrónico. A la entrada del decodificador se le aplica la combinación binaria del número que se quiere y a la misma vez el terminal común del dígito que se desea iluminar se conecta a la fuente de potencia por medio del interruptor electrónico. Mientras tanto, los terminales comunes de los otros dígitos se desconectan de la fuente de potencia. Luego se aplica al decodificador la combinación correspondiente a otro dígito y el terminal común de éste es el que se conecta a la fuente. Este proceso se repite para todos los dígitos a una velocidad tal que al ojo humano le parece que están todos prendidos cuando en realidad hay sólo uno. Procedimientos: 1. Asumiendo un voltaje 'forward' de 1.5v para el diodo de la Figura 5, calcule la

7 resistencia necesaria para una corriente de 10 ma. 2. Construya el circuito de la Figura 5. Figura 5: Conexión para calcular la resistencia. 3. Invierta la conexión del diodo y explique lo observado. 4. Utilizando el mismo diodo construya el circuito de la Figura 2 sustituyendo la fuente de 5 voltios por una de 20 voltios y utilizando un inversor de un Determine la resistencia R necesaria para una corriente de 10mA. 5. Aplique un nivel de voltaje alto a la entrada del inversor. Observe el diodo. 6. Aplique ahora un nivel bajo y explique lo observado en estos dos últimos dos pasos. 7. Construya el circuito de la Figura 6. Figura 6: Display con decodificador 8. Aplicando los niveles indicados en la parte izquierda de la tabla 1 complete la parte derecha observando el display. Tabla 1: Salida del display para las diferentes entradas A B C D L L L L L L L H L L H L L L H H L H L L L H L H L H H L Simbolo

8 L H H H H L L L H L L H H L H L H L H H H H L L H H L H H H H L H H H H 9. Construya el circuito de la Figura Ajuste la frecuencia del oscilador a 1 Hz y observe el 'display'. 11. Incremente la frecuencia del oscilador en múltiplos de 10 hasta llegar a 100 KHz. 12. Explique lo observado en los pasos 10 y 11. Figura 7: Circuito para mostrar dos números a la vez en el display. II.4.-DISEÑO DE UN CIRCUITO DE INTERFACE CONOPTOACOPLADORES. En la práctica, se presentan muchas situaciones en las cuales se

9 necesitan aislar dos circuitos diferentes los cuales necesitan interactuar, esto con el afán de eliminar ruido o proteger un circuito contra fallas de corto circuito o sobrevoltaje. Este tipo de aislamiento se denomina aislamiento galvánico y se realiza por medio de transformadores, sin embargo hoy día se cuentan con dispositivos optoelectrónicos que nos permiten realizarlo. Un optoacoplador se compone de un emisor de luz (LED) y de un dispositivo sensible a la luz denominado fototransistor, cuya base posee una corriente dependiente de la energía del cuanto incidente en la base del mismo. Una aplicación usual para los optoacopladores es el realizar interfases entre diferentes familias de circuitos lógicos digitales. En el proceso de diseño debe considerarse el peor caso a fin de realizar el cálculo de los datos, la variación en la potencia suministrada, la tolerancia de variación en el valor de los componentes, y los rangos de temperatura óptimos para el funcionamiento del circuito así como también las características de las familias lógicas. Considere el circuito general de la figura1 cuando la salida del circuito lógico esta en bajo (Vol1), la salida de el optoacoplador está también en bajo (Vol2). Desde que el voltaje Vol2 es la entrada del circuito lógico, este debe ser menor que el voltaje máximo requerido por la entrada lógica (Vil2), para llevar el circuito a un estado estable. El criterio que debe ser considerado en este punto es dado por la siguiente relación matemática: Vol2(acople) < Vil2 max.(ciruito lógico) Figura 8.- Tipos de encapsulado de optoacopladores. III.- PUERTOS DE ENTRADA/SALIDA DE DATOS EN UN COMPUTADOR. Los puertos de E/S se constituyen en el medio por el cual el microprocesador de un computador se comunica con su entorno. Existen

10 puertos para cada interacción de la unidad de procesamiento principal con sus dispositivos auxiliares. Así, existe un puerto de entrada del teclado, un puerto de salida para el vídeo, un puerto de entrada para el mouse, etc. La computadora Personal (PC) puede direccionar hasta 64K puertos de E/S. Cada puerto se designa por un número. A continuación se listan las direcciones en hexadecimal de los puertos más usuales de E/S. Direcciones de puertos más usuales de E/S Dirección Desde Hasta Descripción F Controlador de DMA (acceso directo a memoria) F Controlador de interrupciones maestro F Controlador de interrupciones esclavo Temporizador Teclado Altavoz F Primer disco duro F Puerto de juegos F Tercer puerto paralelo LPT3 2E8 2EF Puerto serie 4 COM4 2F8 2FF Puerto serie 2 COM Controla Controlador de disco flexible F Segundo puerto paralelo LPT2 3B0 3BB Adaptador de vídeo monocromo 3BC 3BF Primer puerto paralelo LPT1 3E0 3EF Puerto serie 3 COM3 3F8 3FF Puerto serie 1 COM1

11 220 22F Usualmente las tarjetas de sonido Los puertos de comunicación de la PC son de particular interés para el estudioso de la electrónica ya que le permiten utilizar una computadora personal para controlar todo tipo circuitos electrónicos utilizados, principalmente, en actividades de automatización de procesos, adquisición de datos, tareas repetitivas y otras actividades que demandan precisión. Éste artículo es el primero de una serie que analizará diversos usos para el puerto paralelo de la PC. III.5.- CONCEPTOS BÁSICOS Existen dos métodos básicos para transmisión de datos en las computadoras modernas. En un esquema de transmisión de datos en serie un dispositivo envía datos a otro a razón de un bit a la vez a través de un cable. Por otro lado, en un esquema de transmisión de datos en paralelo un dispositivo envía datos a otro a una tasa de n número de bits a través de n número de cables a un tiempo. Sería fácil pensar que un sistema en paralelo es n veces más rápido que un sistema en serie, sin embargo esto no se cumple, básicamente el impedimento principal es el tipo de cable que se utiliza para interconectar los equipos. Si bien un sistema de comunicación en paralelo puede utilizar cualquier número de cables para transmitir datos, la mayoría de los sistemas paralelos utilizan ocho líneas de datos para transmitir un byte a la vez, como en todo, existen excepciones, por ejemplo el estándar SCSI permite transferencia de datos en esquemas que van desde los ocho bits y hasta los treinta y dos bits en paralelo. En éste artículo nos concentraremos en transferencias de ocho bits ya que ésta es la configuración del puerto paralelo de una PC. Un típico sistema de comunicación en paralelo puede ser de una dirección (unidireccional) o de dos direcciones (bidireccional). El más simple mecanismo utilizado en un puerto paralelo de una PC es de tipo unidireccional y es el que analizaremos en primer lugar. Distinguimos dos elementos: la parte transmisora y la parte receptora. La parte transmisora coloca la información en las líneas de datos e informa a la parte receptora que la información (los datos) está disponible; entonces la parte receptora lee la información en las líneas de datos e informa a la parte transmisora que ha tomado la información (los datos). Observe que ambas partes sincronizan su respectivo acceso a las líneas de datos, la parte receptora no leerá las líneas de datos hasta que la parte transmisora se lo indique en tanto que la parte transmisora no colocará nueva información en las líneas de datos hasta que la parte receptora remueva la información y le indique a la parte transmisora que ya ha tomado los datos, a esta coordinación de operaciones se le llama acuerdo ó entendimiento. Bien, en éstos ámbitos tecnológicos es recomendable utilizar ciertas palabras en inglés que nos permiten irónicamente un mejor entendimiento de los

12 conceptos tratados. Repito: a la coordinación de operaciones entre la parte transmisora y la parte receptora se le llama handshaking, que en español es el acto con el cual dos partes manifiestan estar de acuerdo, es decir, se dan un apretón de manos. III.6.- EL HANDSHAKING Para implementar el handshaking se requieren dos líneas adicionales. La línea de estroboscopio (en inglés strobe) es la que utiliza la parte transmisora para indicarle a la parte receptora la disponibilidad de información. La línea de admisión (acknowledge) es la que utiliza la parte receptora para indicarle a la parte transmisora que ha tomado la información (los datos) y que está lista para recibir más datos. El puerto paralelo provee de una tercera línea de handshaking llamada en inglés busy (ocupado), ésta la puede utilizar la parte receptora para indicarle a la parte transmisora que está ocupada y por lo tanto la parte transmisora no debe intentar colocar nueva información en las líneas de datos. Una típica sesión de transmisión de datos se parece a lo siguiente: Parte transmisora: La parte transmisora checa la línea busy para ver si la parte receptora está ocupada. Si la línea busy está activa, la parte transmisora espera en un bucle hasta que la línea busy esté inactiva. La parte transmisora coloca la información en las líneas de datos. La parte transmisora activa la línea de strobe. La parte transmisora espera en un bucle hasta que la línea acknowledge está activa. La parte transmisora inactiva la línea de strobe. La parte transmisora espera en un bucle hasta que la línea acknowledge esté inactiva. La parte transmisora repite los pasos anteriores por cada byte a ser transmitido. Parte receptora: La parte receptora inactiva la línea busy (asumiendo que está lista para recibir información). La parte receptora espera en un bucle hasta que la línea strobe esté activa. La parte receptora lee la información de las líneas de datos (y si es necesario, procesa los datos). La parte receptora activa la línea acknowledge. La parte receptora espera en un bucle hasta que esté inactiva la línea de strobe. La parte receptora inactiva la línea acknowledge. La parte receptora repite los pasos anteriores por cada byte que debe recibir. Se debe ser muy cuidadoso al seguir éstos pasos, tanto la parte transmisora como la receptora coordinan sus acciones de tal manera que la parte transmisora no intentará colocar varios bytes en las líneas de datos, en tanto que la parte receptora no debe leer más datos que los que le envíe la parte transmisora, un byte a la vez.

13 III.7.- EL HARDWARE DEL PUERTO PARALELO. El puerto paralelo de una típica PC utiliza un conector hembra de tipo D de 25 patitas (DB-25 S), éste es el caso más común, sin embargo es conveniente mencionar los tres tipos de conectores definidos por el estándar IEEE 1284, el primero, llamado 1284 tipo A es un conector hembra de 25 patitas de tipo D, es decir, el que mencionamos al principio. El orden de las patitas del conector es éste: El segundo conector se llama 1284 tipo B que es un conector de 36 patitas de tipo centronics y lo encontramos en la mayoría de las impresoras; el tercero se denomina 1284 tipo C, se trata de un conector similar al 1284 tipo B pero más pequeño, además se dice que tiene mejores propiedades eléctricas y mecánicas, éste conector es el recomendado para nuevos diseños. La siguiente tabla describe la función de cada patita del conector 1284 tipo A: Patita E/S Polaridad activa Descripción 1 Salida 0 Strobe 2 ~ 9 Salida - 10 Entrada 0 11 Entrada 0 12 Entrada 1 13 Entrada 1 14 Salida 0 15 Entrada 0 16 Salida 0 Líneas de datos (bit 0/patita 2, bit 7/patita 9) Línea acknowledge (activa cuando el sistema remoto toma datos) Línea busy (si está activa, el sistema remoto no acepta datos) Línea Falta de papel (si está activa, falta papel en la impresora) Línea Select (si está activa, la impresora se ha seleccionado) Línea Autofeed (si está activa, la impresora inserta una nueva línea por cada retorno de carro) Línea Error (si está activa, hay un error en la impresora) Línea Init (Si se mantiene activa por al menos 50 micro-segundos, ésta señal

14 17 Salida 0 18 ~ 25 autoinicializa la impresora) Línea Select input (Cuando está inactiva, obliga a la impresora a salir de línea) - - Tierra eléctrica Tabla 1: Configuración del puerto paralelo estándar. Observe que el puerto paralelo tiene 12 líneas de salida (8 líneas de datos, strobe, autofeed, init, y select input) y 5 de entrada (acknowledge, busy, falta de papel, select y error). El estándar IEEE 1284 define cinco modos de operación: 1. Modo compatible 2. Modo nibble 3. Modo byte 4. Modo EPP, puerto paralelo ampliado 5. Modo ECP, puerto de capacidad extendida El objetivo del estándar es diseñar nuevos dispositivos que sean totalmente compatibles con el puerto paralelo estándar (SPP) definido originalmente por la IBM (en éste artículo trataré solamente el modo compatible). Hay tres direcciones de E/S asociadas con un puerto paralelo de la PC, éstas direcciones pertenecen al registro de datos, el registro de estado y el registro de control. El registro de datos es un puerto de lectura-escritura de ocho bits. Leer el registro de datos (en la modalidad unidireccional) retorna el último valor escrito en el registro de datos. Los registros de control y estado proveen la interface a las otras líneas de E/S. La distribución de las diferentes señales para cada uno de los tres registros de un puerto paralelo esta dada en las siguientes tablas: Dirección Nombre Lectura/Escritura Bit # Propiedades Base + 0 Puerto de datos Escritura Bit 7 Dato 7 Bit 6 Dato 6 Bit 5 Dato 5 Bit 4 Dato 4 Bit 3 Dato 3 Bit 2 Dato 2 Bit 1 Dato 1 Bit 0 Dato 0 Tabla 2: Registro de datos Dirección Nombre Lectura/Escritura Bit # Propiedades Base + 1 Puerto de estado Sólo Lectura Bit 7 Busy

15 Bit 6 Bit 5 Bit 4 Bit 3 Bit 2 Bit 1 Bit 0 Acknowledge Falta de papel Select In Error IRQ (Not) Reservado Reservado Tabla 3: Registro de estado Dirección Nombre Lectura/Escritura Bit # Propiedades Base + 2 Puerto de control Lectura/Escritura Bit 7 Bit 6 Bit 5 Bit 4 Bit 3 Bit 2 Bit 1 Bit 0 No usado No usado Permite puerto bidireccional Permite IRQ a través de la línea acknowledge Selecciona impresora Inicializa impresora Nueva línea automática Strobe Tabla 4: Registro de control Una PC soporta hasta tres puertos paralelo separados, por tanto puede haber hasta tres juegos de registros en un sistema en un momento dado. Existen tres direcciones base para el puerto paralelo asociadas con tres posibles puertos paralelo: 0x3BCh, 0x378h y 0x278h, nos referimos a éstas como las direcciones base para el puerto LPT1, LPT2 y LPT3, respectivamente. El registro de datos se localiza siempre en la dirección base de un puerto paralelo, el registro de estado aparece en la dirección base + 1, y el registro de control aparece en la dirección base + 2. Por ejemplo, para un puerto LPT2 localizado en 0x378h, ésta es la dirección del registro de datos, al registro de estado le corresponde la dirección 0x379h y su respectivo registro de control está en la dirección 0x37Ah. Cuando la PC se enciende el BIOS ejecuta una rutina para determinar el número de puertos presentes en el sistema asignando la etiqueta LPT1 al primer puerto localizado, si existen más puertos entonces se asignarán consecutivamente las etiquetas LPT2 y LPT3 de acuerdo a la siguiente tabla: Dirección inicial Función

16 0000:0408 Dirección base para LPT1 0000:040A Dirección base para LPT2 0000:040C Dirección base para LPT3 0000:040E Dirección base para LPT4 Tabla 5: Direcciones base en el BIOS. Para trabajar con el puerto paralelo necesitamos en primer lugar conocer la dirección base asignada por el BIOS (estamos hablando de una PC compatible con IBM), podemos utilizar un programa llamado Debug.exe que nos indique la(s) dirección(es) asignada(s): en la plataforma Windows vamos al menú inicio, seleccionamos programas y luego MS-DOS para abrir una ventana de Símbolo de MS-DOS y aquí podemos introducir los comandos indicados más abajo. Si se trabaja en ambiente DOS basta con teclear en la línea de comandos la palabra debug, el programa responde colocando un signo de menos - en donde tecleamos sin dejar espacios en blanco d040:08l8 y presionamos la tecla entrar, entonces el programa debug.exe nos indica en una serie de números la(s) dirección(es) para el (los) puerto(s) paralelo(s) disponibles en nuestro sistema, la siguiente imagen muestra el resultado obtenido en mi máquina: Se puede observar una serie de números de dos dígitos (ocho en total), se trata del volcado de memoria que empieza en la dirección 40:0008h. Los primeros seis pares de números representa las direcciones base para los puertos paralelo instalados, en la imagen de arriba se aprecia que el único puerto paralelo está en la dirección 0x378h (78 03). Los números están invertidos porque Intel almacena tal información en un formato de "byte de bajo orden - byte de alto orden". Una vez que obtenemos la información deseada cerramos el programa Debug.exe simplemente tecleando la letra q y presionando la tecla entrar. Para cerrar la ventana de Símbolo de MS-

17 DOS tecleamos la palabra exit y presionamos la tecla entrar. Por supuesto, también podemos conocer la dirección asignada al puerto paralelo utilizando un programa, faltaba más, el código es el siguiente: /********************************************************** * puerto1.c * * (c)virgilio Gómez Negrete * * Determina la direccion del puerto paralelo * **********************************************************/ #include <stdio.h> #include <dos.h> int main() { unsigned int far *puntero_a_direccion; int i; puntero_a_direccion=(unsigned int far *)0x ; for (i=0; i<3; i++) { if (*puntero_a_direccion == 0) printf("no se encontro puerto asignado a LPT%d \n", i+1); else printf("la direccion asignada a LPT%d es 0x%Xh\n", i+1, *puntero_a_direccion); puntero_a_direccion++; return 0; El programa es muy sencillo, necesitamos un puntero que señale a la ubicación de memoria que almacena la información para las diferentes direcciones asignadas al puerto paralelo, lo llamamos puntero_a_direccion, éste puntero debe ser de al menos dos bytes, por ésta razón se declara como de tipo unsigned int far. Es importante que usted verifique en la documentación de su compilador la manera precisa para utilizar la palabra clave far, ésta puede ser simplemente la palabra como tal ó bién puede llevar uno (_far) o dos guiones bajos ( far), asegúrese de utilizar la forma correcta ó el programa no funcionará. Creo que con lo explicado arriba el funcionamiento del programa puerto1.c no presenta problema alguno.

18 III.8.- INTERFAZ PARA EL PUERTO PARALELO. Actualmente, la mayoría de los puertos instalados en las computadoras son de tipo multimodal configurables a través del BIOS de la máquina, en éste artículo me refiero expresamente al modo Normal (SPP), además de éste están las opciones Bidireccional, EPP versión 1.7, EPP versión 1.9 y ECP principalmente. El modo de operación Normal es el más elemental y solamente permite la escritura en las líneas de datos, patitas 2 a la 9 del conector DB-25 del puerto paralelo de la PC. Eléctricamente, el puerto paralelo entrega señales TTL y como tal, teóricamente, se le puede conectar cualquier dispositivo que cumpla con los niveles de voltaje específicos de la lógica TTL, sin embargo el hardware del puerto paralelo está muy limitado en cuanto a su capacidad de manejo de corriente, por ésta razón se debe ser muy cuidadoso con el manejo de las señales del puerto, un corto circuito puede dañar permanentemente la tarjeta madre de la PC. Para disminuir lo más posible el riesgo de daños al puerto utilizamos un circuito integrado 74LS244 como etapa separadora y al mismo tiempo mejoramos la capacidad de manejo de corriente, de esta forma podemos conectar una serie de diodos emisores de luz (LED) que nos indiquen la actividad en las líneas de datos del puerto paralelo. El circuito se detalla en el siguiente diagrama:

19 Por cada línea de entrada que tomamos directamente del puerto paralelo existe una etapa amplificadora-separadora dentro del circuito integrado 74LS244 que nos permite trabajar con una tasa de entrega de corriente suficiente para desplegar en los diodos emisores de luz la información escrita en las líneas de datos del puerto. Además es posible habilitar ó deshabilitar el despliegue del nibble de orden inferior ó superior del byte escrito en el puerto. Colocando en un nivel lógico alto la patita 1 del CI 74LS244 inhabilitamos el despliegue del nibble de orden bajo, un nivel lógico alto en la patita 19 evita el despliegue del nibble de orden alto. Para comodidad, conecto las patitas 1 y 19 permanentemente a tierra de tal manera que sea posible visualizar la actividad en los diodos emisores de luz (LED). En el diagrama se especifican con números las correspondientes patitas del conector DB-25. Obviamente se requiere de una fuente regulada de 5 Voltios para operar éste circuito, además los siguientes materiales: 1. Circuito Integrado TTL 74LS Diodos Emisores de Luz. 8. Resistencias de 220 Ohms, 1/2 Watt. 1. Cable y conector para el puerto paralelo. Naturalmente lo más recomendable es probar el correcto funcionamiento del circuito antes de conectarlo al puerto paralelo de la PC. Ensamble el circuito, preferentemente en un circuito impreso, y conéctelo a una fuente regulada de 5 Voltios, conecte temporalmente un extremo de una resistencia de 10,000 Ohms a una línea de entrada, el resto de las líneas de entrada conéctelas a tierra. El otro extremo de la resistencia conéctelo directamente al borne positivo de la fuente de alimentación para inducir una señal TTL alta, el respectivo LED debe encender. Con un trozo de alambre conectado a Tierra, toque temporalmente el extremo de la resistencia que está conectado a la línea de entrada para inducir una señal TTL de lógica baja, el LED se debe apagar. Repita ésta operación para cada una de las ocho líneas de entrada. Una vez que ha verificado el correcto funcionamiento del circuito está listo para conectarlo al puerto paralelo de la PC. En primer lugar apague la computadora y el circuito. Conecte el cable al puerto paralelo asegurándose que el conector esté firme en su sitio. Encienda el circuito y por último encienda la computadora, por regla general, el circuito de restablecimiento de la computadora coloca inicialmente en las líneas de datos del puerto paralelo un valor igual a 0x0h, por lo tanto todos los diodos deben estar apagados una vez que la computadora ha terminado su proceso de arranque, sin embargo, si algún diodo permanece encendido esto nos indica una condición de falla, es responsabilidad del software que usted escriba para controlar el puerto inicializarlo con un valor adecuado antes de realizar cualquier otra operación. III.9.- ESCRIBIENDO DATOS AL PUERTO PARALELO. Con ocho bits podemos escribir en el puerto un total de 256 valores diferentes, cada uno de éstos representa un byte de información y cada byte puede representar una acción concreta que nosotros podemos

20 definir de acuerdo a nuestras necesidades. En éste artículo el objetivo es entender cómo trabajar con el puerto paralelo, por lo tanto hagamos un programa que nos permita escribir un número cualquiera entre 0 y 255 de tal manera que sea posible visualizar el valor en formato binario. En primer lugar consulte la documentación de su compilador para verificar la correcta sintaxis de la función que nos sirve para escribir en el puerto, en el caso específico de Symantec C++, dicha función es outp( ). Ésta función requiere dos parámetros, el primero de tipo unsigned int que especifica la dirección del puerto paralelo, y el segundo de tipo char que especifica el valor a escribir en las líneas de datos de puerto. Una típica llamada a la función outp( ) se parece a esto: outp(0x378, 65); Se aprecia la facilidad de manejo de la función, aunque diferentes compiladores dan a sus respectivas funciones nombres diferentes, la mecánica es la misma, se requieren dos parámetros, la dirección del puerto y el valor a escribir en el puerto. Estudie el siguiente código: /********************************************************** * puerto2.c * * Escribe datos al puerto paralelo de la PC * **********************************************************/ #include <stdio.h> #include <dos.h> int puerto(int direcc); int seleccion; int main() { unsigned int far *puntero_a_direccion; int i, direccion[3]={0,0,0, disponible[3]={0,0,0; puntero_a_direccion = (unsigned int far *)0x ; printf("seleccione el puerto:\n"); /* Cuantos puertos existen? */ for (i=0; i<3; i++) { if (*puntero_a_direccion == 0) printf("puerto LPT%d...no disponible\n", i+1); else

21 { disponible[i] = 1; direccion[i] = *puntero_a_direccion; printf("puerto LPT%d...%d\n", i+1, i+1); puntero_a_direccion++; printf("salir del programa...0\n"); scanf("%d", &seleccion); do { switch(seleccion) { case 0:/* Salir del programa */ printf("adios!!!\n"); return 0; break; case 1:/* Puerto LPT1 */ if(disponible[0]==1) puerto(direccion[0]); else { printf("error: PUERTO NO DISPONIBLE\n"); return 0; break; case 2:/* Puerto LPT2 */ if(disponible[1]==1) puerto(direccion[1]);

22 else { printf("error: PUERTO NO DISPONIBLE\n"); return 0; break; case 3:/* Puerto LPT3 */ if(disponible[2]==1) puerto(direccion[2]); else { printf("error: PUERTO NO DISPONIBLE\n"); return 0; break; default: printf("error: OPCION INCORRECTA!\n"); break; if(seleccion!=0) { printf("seleccione otra opcion\n"); scanf("%d", &seleccion); while(seleccion!=0); return 0; int puerto(int direcc) { unsigned char valor; /* Solo valores entre 0 y 255 */ printf("ahora puede escribir cualquier valor\n"); printf("entre 1 y 255, 0 para terminar el programa\n"); do {

23 printf("valor al puerto?\n"); scanf("%d", &valor); outp(direcc, valor); printf("se ha escrito %d al puerto\n", valor); while(valor!=0); return seleccion=0; El programa determina el número de puertos paralelo instalados en la computadora y almacena sus respectivas direcciones en el arreglo llamado direccion[i], en caso de encontrarse una dirección válida además se establece en 1 el valor del arreglo llamado disponible[i] simplemente como una medida de seguridad adicional. Como resultado de estas acciones el programa despliega un menú basado en los puertos encontrados, en este punto usted puede seleccionar, en caso de que disponga de más de un puerto, el puerto en donde está conectado el circuito mostrado en el diagrama de arriba. Una vez seleccionado el puerto usted puede escribir un valor cualquiera comprendido entre 0 y 255. Independientemente del puerto seleccionado toda la funcionalidad del programa está encapsulada en la función de tipo int llamada puerto( ) a la cual se le pasa un único parámetro que es la dirección del puerto seleccionado. La función está codificada de tal forma que al escribir un 0 el programa termina, de ésta manera al cerrar el programa las líneas de datos del puerto paralelo están todas en un nivel lógico bajo. Éste programa y el circuito asociado son útiles para entender de forma visual la forma de representar valores en formato binario, además establece las bases de trabajo para otros proyectos de control basados en computadora. Disfrute la experiencia. INTEGRACIÓN CONCEPTUAL: (El titular académico obtendrá los conocimientos necesarios para poder realizar la conexión de algunos circuitos electrónicos básicos, así como de las interfaces apropiadas para poder conectar dichos circuitos a la PC. Y manipularlos por medio de programas realizados en dicha PC REPORTES CRITICOS O SUGERENTES A: Ing. Manuel de Jesús Valdez Acosta, Secretario General. Universidad Autónoma Indígena de México (Correo electrónico: ingvaldez@uaim.edu.mx ); MC Ernesto Guerra García, Coordinador General Educativo. (Correo electrónico: eguerra@uaim.edu.mx) Benito Juárez No. 39, Mochicahui, El Fuerte, Sinaloa, México. C.P , Tel. 01 (689) UNIVERSIDAD AUTÓNOMA INDÍGENA DE MÉXICO

24 Mochicahui, El Fuerte, Sinaloa Juárez 39, C.P Tel y fax: (698) y Correo electrónico:_ uaim@uaim.edu.mx Página Web: http//